MSc. Jhon Méndez Ortiz · 2020. 4. 14. · 1. Curvas de nivel • Líneas que contienen datos de elevación en múltiplo de una cierta cantidad (la equidistancia). 2. Una malla de

MSc. Jhon Méndez OrtizGuanare, abril 2020

Utilizar las principales operaciones SIG para la

generación, la edición, el análisis y procesamiento

de información geoespacial.

Componentes de un SIG, historia y evolución.

Entorno gvSIG y QGIS, simbología y etiquetado,

georreferenciación, digitalización.

Operaciones geométricas con datos vectoriales.

Creación de capas ráster, geomorfometría y

análisis del terreno.

Composición de mapas, trabajo con tablas y

generación de gráficos.

2 semanas

4 horas semanales

15 %

Labrador et al. (2012)

La incorporación de procedimientos

computacionales se ha vuelto imprescindible para la enseñanza y el estudio de la ciencia y

la tecnología.

Todas las disciplinas comienzan a incorporar la

dimensión espacial en sus estudios.

El mapa, ha evolucionado en

flexibilidad y dinamismo a través de la incorporación de la

tecnología de los Sistemas de Información

Geográfica (SIG).

Olaya (2012)

Un pequeño ejemplo

Labrador et al. (2012), Olaya (2012)

Un organismo o

empresa cuyo

trabajo incluye la

gestión de una masa

forestal. Este

trabajo de gestión

implicará algunas

actividades como

las siguientes:

Delimitación de las distintas zonas inventariables.

Diseño de inventarios.

Estimaciones de volúmenes maderables.

Gestión de infraestructuras tales como vías de comunicación, torres de vigilancia

contra incendios, entre otros.

Olaya (2012)

¿Qué es un SIG?

Labrador et al. (2012), Olaya (2012)Olaya (2012)

Una definición clásica es la de Tomlin (1990),

para quien un SIG es un elemento que permite

analizar, presentar e interpretar hechos relativos

a la superficie terrestre.

En una línea similar, (Star y Estes 1990) define

un SIG como un sistema de información

diseñado para trabajar con datos referenciados

mediante coordenadas espaciales o geográficas.

Un SIG es un mapa de orden superior (potente y

avanzada) (Olaya 2012).

Software + hardware + Adquisición, mantenimiento y uso de datos cartográficos

¿Qué es un SIG?


Su función principal es capturar, analizar, almacenar,

editar y representar datos georreferenciados (Korte 2001).

Figura 1. Funcionamiento de los SIG.

Olaya (2012)

¿Qué es un SIG?


Los SIG han generado importantes posibilidades al análisis espacial, a tal punto que pueden

ser considerados como la tecnología geográfica más importante desde la aparición del mapa

(Chorley, 1987).

Para Chorley (1987) los SIG es el paso más importante para el tratamiento de la información

geográfica desde la invención del mapa.

Teixeira et al. (1995) combinan diferentes definiciones intentando realizar la definición más

completa y consideran que un SIG es “un conjunto de programas, equipamientos,

metodologías, datos y personas (usuarios), perfectamente integrados, de

manera que hace posible la recolección de datos, almacenamiento,

procesamiento y análisis de datos georreferenciados, así como la producción

de información derivada de su aplicación”.

Olaya (2012)

¿Qué no es un SIG?


El uso de herramientas CAD en disciplinas como laarquitectura para la creación de planos.

La función del SIG es reflejar la realidad, mientras que el delCAD es diseñar algo que no existe todavía.

Tampoco son SIG las aplicaciones diseñadas para la gestión deinfraestructuras (AM/FM) generalmente de carácter público,tales como redes de alcantarillado, conducciones de gas o víasde circulación, entre otras.

Características de los SIG


Reflejan la realidad

Almacenan datos geográficos complejos

Sistemas de proyección

Usuarios de distinto perfil

Manejo de datos espaciales

Amplio volumen de datos

Entonces, ¿Qué hace un SIG?


Lectura, edición, almacenamiento y, en

términos generales, gestión de datos espaciales.

Consultas sencillas, elaboración de complejos

modelos, sobre el componente espacial de los

datos o sobre el componente temático.

Generación de resultados tales como mapas,

informes, gráficos, entre otros.

Historia y evolución de los SIG


El primer SIG formalmente desarrollado aparece en Canadá, al auspicio del

Departamento Federal de Energía y Recursos.

Fue desarrollado a principios de los 60 por Roger

Tomlinson.

Tenía por objeto el manejo de los datos del inventario

geográfico canadiense y su análisis para la gestión del

territorio rural.

Tomlinson, acuña el término, entonceses conocido

popularmente “el padre del SIG”.

CGIS (Canadian Geographical Information Systems).



En el Harvard Laboratory, ve la luz en 1964 SYMAP, un aplicación que permitía la entrada de información en forma de puntos, líneas y

áreas, lo cual se corresponde a grandes rasgos con el

enfoque que conocemos hoy en día como vectorial.

En 1969, utilizando elementos de una versión

anterior de SYMAP, David Sinton, también en el Harvard Laboratory, desarrolla GRID,

un programa en el que la información es almacenada

en forma de cuadriculas.

Posteriormente aparecen nuevos programas, tales

como SYMVU, CALFORM y GRID que da lugar a IMGRID, este a su vez

sentará la base para el trabajo de Dana Tomlin con su

paquete MAP.



Figura 2. Esquema temporal de la evolucion de los SIG.

En 1969, Jack Dangermond, un integrante del Harvard Laboratory, funda la empresa

Environmental Systems Research Institute (ESRI), pionera y líder del sector.

En 1970, tiene lugar en Canadá, el primer Simposio Internacional de los SIG.



A inicios de la década de 1980 se produjo un debate formal acerca del impacto que las

tecnologías informáticas traerían a la Geografía como actividad científica (Dobson 1983a).

A inicios de la década de 1980, la integración computacional era una tarea técnica pendiente y

diez años más tarde (Dobson, 1993) afirma que ésta había comenzado a cumplirse a través de las

nuevas capacidades de los SIG.

Los subsistemas de un SIG

Labrador et al. (2012), Olaya (2012)Chuvieco (1995)

Figura 3. Módulos de un SIG.


Labrador et al. (2012), Olaya (2012)Buzai (2013)

1. Almacenamiento y organización de datos

espaciales gráficos

• Uso de tableta digitalizadora y de

scanner• Sensores

incorporados en los satélites artificiales

2. Almacenamiento y organización de datos

de atributos

• Digitalización gráfica

• Análisis, ampliación,

modificación, tratamiento estadístico

3. Tratamiento de datos

• Utilización de las herramientas

• Procedimientos de análisis espacial

4. Presentación de resultados

• Despliega los resultados

• Mapas, leyendas, pantalla, impresora


Labrador et al. (2012), Olaya (2012)Tomlinson (2007)

Figura 4. Partes de un SIG.

Componentes de un SIG


Figura 5. Elementos que forman el sistema SIG.



DatosLos datos son la materia prima necesaria para el trabajo en un

SIG, y los que contienen la información geográfica vital para la

propia existencia de los SIG.

MétodosUn conjunto de formulaciones y metodologías a aplicar sobre los

datos.



Hardware El equipo necesario para ejecutar el software.

SoftwareEs necesaria una aplicación informática que pueda trabajar con

los datos e implemente los métodos anteriores.



PersonasLas personas son las encargadas de

diseñar y utilizar el software,

siendo el motor del sistema SIG.

Datos vs Información


De todos los subsistemas de SIG, el correspondiente a los datos es el pilar fundamental que

pone en marcha los restantes. Los datos son el combustible que alimenta a los restantes

subsistemas, y sin los cuales un SIG carece por completo de sentido y utilidad.

Existe una importante diferencia entre los conceptos de datos e información. Ambos términos

aparecen con frecuencia y pueden confundirse, pese a que representan cosas bien diferentes.

Aun así, son conceptos muy unidos, y resultan clave para entender los fundamentos de un SIG.

Un SIG es un Sistema de Información Geográfica, pero maneja datos geográficos, existiendo

diferencias entre estos conceptos.



Código 502132NUn dato No tiene un significado, es necesario interpretarlo.

El dato anterior se puede interpretar como si fuera una referencia geográfica. 50°21’32” Norte

Si lo interpretamos como un código que hace referencia a un documento de identificación de una

persona, la información que nos aporta es en ese caso completamente distinta. El dato seria el

mismo, formado por seis dígitos y una letra, pero la información que da es diferente.

El dato 502132NORTE o CINCUENTA VEINTIUNO TREINTA Y DOS NORTE son mayores

en volumen que 502132N, pero recogen la misma información espacial que este (suponiendo

que son datos de latitud). Se tienen más datos, pero no más información.



La información es, por tanto, el resultado de un dato y una interpretación, y

el trabajo con datos es en muchos casos un proceso enfocado a obtener de

estos toda la información posible.

Un dato puede esconder más información que la que a primera vista puede apreciarse, y es a

través de la interpretación de los datos como se obtiene esta.

En un Modelo Digital de Elevaciones, el dato en este caso lo constituyen los valores que

representan la elevación en los distintos puntos. La información que contienen esta formada por

todo ese conjunto de elementos que se puede obtener, desde la pendiente a los cursos de los ríos,

pasando por todo aquello que mediante la aplicación de procesos u operaciones de análisis se

pueda extraer de esos datos.

Información geográfica


Componente espacial

¿donde?

Posición dentro de un sistema de referencia establecido

Fenómeno dado

Variable soporte

Componente temática

¿que?

Características particulares

Naturaleza de dicho fenómeno

Variable fundamental

Ejemplo. Registro de la temperatura a lo largo de un periodo de tiempo para un punto

concreto. Componente temporal: intervalo de tiempo establecido. Componente temática:

temperatura. Componente espacial: termómetro en un punto inmóvil.

Representación


Divide el espacio geográficomediante una matriz cuadriculadaen donde cada celda contieneinformación correspondiente a lacaracterística dominante en ella.Cada celda es una localización,técnicamente se denomina píxel(picture element) y es la unidadmínima de representación espacial.

Modelo raster

Permite trabajar digitalmenteutilizando las tres entidadesgráficas que se usan para laconfección de mapas: puntos,líneas y áreas (polígonos). A partirde aquí, las bases de datosalfanuméricas asociadas a estasentidades geográficas son bases dedatos alfanuméricas puntuales,lineales o areales (poligonales).

Modelo vectorial

Dos son los modelos utilizados computacionalmente para representar la información

obtenida de las diferentes unidades espaciales.

Representación


Figura 6. Comparación entre los modelos de representación vectorial (a) y ráster (b).

Representación


Figura 7. Mapa raster de unidades espaciales areales (cuatro polígonos) (a) y mapa vectorial de

unidades espaciales areales (cuatro polígonos) (b).

Representación


Figura 8. Primitivas geométricas en el modelo de representación vectorial y ejemplos

particulares de cada una de ellas con atributos asociados.

Representación

Labrador et al. (2012), Olaya (2012)Propia (2017)

Figura 9. Comparación entre los modelos de representación vectorial (a) y ráster (b) de la

cuenca del río Anús, estados Portuguesa y Trujillo, Venezuela.

Representación


Representando la elevación, encontramos cuatro distintas formas de representarla, a saber:

1. Curvas de nivel

• Líneas que contienen datos de elevación en múltiplo de una cierta

cantidad (la equidistancia).

2. Una malla de celdas regulares

• Cada celda tiene un valor de altura propio, que al convertirse en un color mediante el uso de una escala de colores, da lugar a la

imagen mostrada.

3. Puntos regulares

• Una serie de puntos regularmente

espaciados. Existe información de la elevación solo en

dichos puntos.

4. Red de Triángulos Irregulares

• Una Red de Triángulos Irregulares

(TIN en sus siglas inglesas, de

Triangulated Irregular Network), es una

estructura en la cual se toman los puntos mas característicos

del relieve y en base a ellos se construye una

teselación

Representación


Representando la elevación, encontramos cuatro distintas formas de representarla, a saber:

1. Curvas de nivel2. Una malla de celdas

regulares3. Puntos regulares

4. Red de Triángulos Irregulares

Figura 10. Distintas formas de representar una capa con información altitudinal.

Representación


Figura 11. Ejemplo de capas vectoriales en un mapa de ubicación del municipio Guanarito,

Venezuela.

Representación


Figura 12. Imágenes satelitales de diferentes resoluciones de la localidad de Puente Páez,

Boconoito, Portuguesa, Venezuela.

Representación


Ráster Vectorial

Figura 13. Comparación de capas ráster y capas vectoriales en la localidad de Mesa de

Cavacas, Guanare, Portuguesa, Venezuela.

Representación


Ráster Vectorial

Figura 14. Superposición de capas ráster y capas vectoriales en la localidad de Mesa de

Cavacas, Guanare, Portuguesa, Venezuela.

Representación


Formatos SIG vectoriales

Formatos SIG Ráster


Cartografía impresa

Creación

de capas

GNSS

Digitalización

Sensores

Fotogrametría


Gestión de recursos naturales

Gestión de riesgos

Negocios y marketing

Ciencias sociales Planificación

Ecología

Militar


Riesgos climatológicos e hidrológicos

Desplazamientos en masa

Incendios

Modelización de hábitats

Ecología del paisaje

Gestión forestal

Recursos energéticos

Agricultura

Modelización de usos del suelo / Ordenamiento del territorio

Administración de industrias y empresas de servicios

Infraestructuras de comunicación

Redes de tuberías de distribución de agua, energía, alcantarillado

Equipamientos (hospitales, colegios, equipamientos deportivos, otros)

Aprovechamiento de los recursos forestales, pesqueros y de vida silvestre; atmósfera,

agua

Disposición de los residuos


Gestión forestal

• Inventario y aprovechamiento de recursos forestales

• Protección de áreas naturales

• Manejo de fauna

• Ordenación territorial

Recursos energéticos

• Estimación de la producción energética

• Estimación de consumos

• Estudio de la distribución de energía

Agricultura

• Tipos de suelo

• Parcelas de cultivo

• Nutrientes

• Productividad de una cosecha

En la Gestión de recursos naturales


Análisis de cobertura del suelo






Distribución de la fauna


Agricultura

Mapa de productividad de una cosecha generado mediante

elementos SIG a bordo de una cosechadora.


Catastro


Ordenación del territorio


Ordenación del territorio

Mapa de zonas de manejo para la protección integral de la zona alta del

municipio San Genaro de Boconoito, estado Portuguesa-Venezuela

Censore (2020)


En análisis y gestión de riesgos

Riesgos climatológicos

• Trabajo con variables climáticas o meteorológicas

• Modelización dinámica del clima

Delimitación de zonas de inundación

• Cálculo o estimación de las variables meteorológicas

• Aplicación de modelos hidrológicos

• Aplicación de modelos hidráulicos

Aludes y deslaves

• Creación de cartografía de riesgo de aludes

• Influencia de la humedad, topografía y pendiente


Modelos meteorológicos

Ponderación de estaciones en función de polígonos de

Thiessen.

Olaya (2012)



Mapas de Isoyetas e Isotermas de la zona alta del municipio San Genaro de Boconoito, estado Portuguesa-Venezuela

Censore (2020)




Geología


Análisis de riesgo


Análisis de riesgo


Análisis de riesgo


Análisis epidemiológicos


Análisis epidemiológicos


En la Ecología

Ecología del paisaje

• Análisis de las propiedades espaciales de las unidades del paisaje

• Análisis de la interacción entre las unidades

• Análisis de la dinámica temporal del paisaje

• Métricas del paisaje


Análisis en la ecología

Para el análisis de conectividad, el conjunto de unidades de una

clase se convierten en una red que define la conectividad

funcional entre ellas.



Ejemplo de cálculos de índices de conectividad.



Rutas prioritarias de conectividad de paisaje en la subcuenca río

Anús, estados Trujillo y Portuguesa, Venezuela.

Méndez (2019)


Visualización

Olaya (2012)


Visualización

Olaya (2012)


Consultas

Selección de entidades, color amarillo indica los elementos seleccionados.

Olaya (2012)

Una consulta es una llamada

al sistema gestor, el cual

devuelve como respuesta una

serie de elementos tomados

de la información contenida

en la base de datos.


Consultas

¿Qué países comparten frontera con Venezuela?


Consultas

¿Qué municipios del estado Portuguesa tienen mayor población?


Análisis


Análisis


Creación de capas ráster

Interpolación

Calculo de valores en puntos no muestreados, a partir de los valores

recogidos en otra serie de puntos (Olaya 2012).

Incidencia de Podischnus agenor en parcela de Caña de Azúcar


Algebra de mapas

Conjunto de procedimientos y métodos que permiten llevar a cabo dicho análisis y extraer

nuevos valores a partir de los contenidos en una o varias capas.

Combinación de dos capas categóricas para crear una nueva clasificación que une ambas.

Olaya (2012)


Modelo Digital de Elevaciones

Es una

representación

matricial regular

de la variación

continua del

relieve en el

espacio

(Burrough 1986).

Olaya (2012)


Análisis morfométrico

Cuencas hidrográficas

Propia (2019)

MDE

Dirección de flujo

Acumulación de flujo

Red de flujo


Creación de

capas vectoriales

Olaya (2012)

Digitalización de curvas de nivel a partir de mapa escaneado


Creación de

capas vectoriales

Olaya (2012)

Sectorización de capas ráster discretas en capas de polígonos (a) y de líneas (b).


Creación de

capas vectoriales

Olaya (2012)

Adición de curvas de nivel a un mapa de pendientes.


Creación de

capas vectoriales

Olaya (2012)

Teselación de Voronoi (en trazo discontinuo) y Triangulación de Delaunay (en trazo continuo) a partir de un conjunto

de puntos (en azul).

.


Generación de

cartografía

Olaya (2012)

A pesar de que la

representación de las distintas

capas de datos espaciales en un

lienzo es suficientemente

potente a efectos de explorar

visualmente la información que

estas contienen, la mayoría de

los SIG incorporan

capacidades de creación de

cartografía impresa, generando

un documento cartográfico que

posteriormente puede

imprimirse y emplearse como

un mapa clásico.


Operaciones geométricas

con datos vectoriales

o Geoprocesos

Olaya (2012)

Zona de influencia (Buffer) a partir de

elementos lineales (cauces).

Zona de influencia (Buffer)




o Geoprocesos

Olaya (2012)

Recorte vectorial de un conjunto de capas de puntos, líneas y

polígonos, con una capa de polígonos.

Recorte




o Geoprocesos

Olaya (2012)

Diferencia

La diferencia es un operador contrario al recorte. En este ´ultimo se

mantienen en la capa resultante las geometrías de la capa recortada,

pero tan solo aquellas que entran dentro del área de recorte definida

por otra capa adicional (la capa de recorte).

En la diferencia el proceso es semejante, pero en este caso las zonas

que se mantienen son las que no entran dentro de la zona definida por

la capa de recorte.

Mientras que el recorte era útil para restringir la información de una

capa vectorial a un área dada, la diferencia es útil cuando deseamos

excluir dicho área de la capa.




o Geoprocesos

Olaya (2012)

Intersección entre dos capas de polígonos, mostrando las geometrías y la tabla de

atributos resultante.

Interseccion




o Geoprocesos

Olaya (2012)

Unión de dos capas de polígonos, mostrando las geometrías y la tabla de atributos

resultante.

Unión




o Geoprocesos

Olaya (2012)

Ejemplo de las tablas y entidades resultantes tras juntar dos capas.

Juntar




o Geoprocesos

Olaya (2012)

Obtención de una capa de comunidades autónomas a partir de una de municipios mediante un

proceso de disolución.

Disolución




o Geoprocesos

Olaya (2012)

Contorno convexo mínimo.

Convex hull


Mejora de visualización

de imágenes

Olaya (2012)


Georreferenciación

Olaya (2012)

Proceso de referenciación de una imagen (mapa escaneado), empleando para la localización de puntos de control (en

amarillo) una fotografía aérea ya georreferenciada.


Ortorrectificación

Olaya (2012)

Fotografía aérea antes y después del proceso de ortorrectificación


Composición de bandas

de una imagen satelital

Olaya (2012)

Distintas composiciones a partir de las bandas de una imagen LANDSAT TM. a) 1, 2, 5; b) 2, 4, 3; c) 2, 5, 3


Clasificación

de imágenes

Olaya (2012)

Esquema del proceso de clasificación supervisada.

Permite establecer una categorización de un área de estudio a partir de una serie de variables, con

la utilidad que ello conlleva para otros análisis. Esencialmente, el proceso de clasificación

convierte una serie de capas en otra única con información categórica. .


Clasificación

de imágenes

Propia (2018)

Clasificación no supervisada.


Clasificación

de imágenes

Propia (2018)

Clasificación supervisada.


Panorama actual aplicaciones SIG libre

Servidores de bases de datos

geográficas

• PostGIS

• MySQL

Servidores

• UMN MapServer

• GeoServer

• Deegree

• MapGuideOpen Source

• 52North

Herramientas de metadatos

• Geonetwork

• CatMDEdit

Clientes pesados o de escritorio

• GRASS

• Quantum GIS

• gvSIG

• SAGA

• World Wind

• Open JUMP

• uDig

Clientes ligeros, Web

• CartoWeb

• OpenLayers

• Mapbender

• MapBuilder

Bibliotecas de funcionalidades

común

• GDAL/OGR

• Proj4

• GeoTools

• FDO

• SEXTANTE


Panorama actual aplicaciones SIG privativas

Servidores de bases de datos

geográficas

• SQL Server

• DB2 SpatialExtender

• Oracle Spatial

Servidores

• ArcGISServery ArcIMS

Herramientas de metadatos

• GeoMediaCatalog

• ArcCatalog

Clientes pesados o de escritorio

• ArcMAP

• GeoMedia

• Idrisi

• PCRaster

• Mapinfo

• Manifold

• ErdasImagine

• Google Earth

Clientes ligeros, Web

• Google Maps

Bibliotecas de funcionalidades

común

• FME



Funcionalidades entre los principales SIG de escritorio

Esquema de comparación de funcionalidades entre los principales SIG de

escritorio

SIG que permiten analizar e interpretar imágenes

ER mapper

Idrisi Andes

Envi

SIG que manipulan de las diversas bases de datos

ArcView

Autodesk Map

gvSIG


Funcionalidades entre los principales SIG de escritorio

Comparación de funcionalidades entre los principales SIG de escritorio

102

Bosque-Sendra, J. 2000. Sistemas de Información Geográfica Ed. Rialp, Madrid, 451 pp.

Burrough, P.A. y McDonnell, R.A. 2000. Principles of Geographical Information Systems Oxford University

Press, Oxford, 333 pp.

Buzai, G. D. 2013. Sistemas de información geográfica SIG: teoría y aplicación. 1a ed. Universidad Nacional de

Luján. Luján. 312p.

Mancebo-Quintana, S., Ortega, E., Valentín, A. C., Martín, B. y Martín, L. 2008. Libro SIG, aprendiendo a

manejar los SIG en la gestión ambiental. Madrid, España: Los autores.

Olaya, V. 2012. Sistemas de Información Geográfica. Osgeo. Disponible en: http://wiki.osgeo.org/wiki/Libro_SIG

Tomlinson, R. 2007. Pensando en el SIG, Planificación del Sistema de Información Geográfica dirigida a

Gerentes. Tercera edición. ESRI Press. Redlands, California. 257 Pp.

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